水质工程学污水处理课程设计.docx

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1、课程设计题 目：某城市日处理量3万m污水处理工程设计教学院：环境科学与工程学院专 业： 给水排水工程学 号： 201140学生姓名：指导教师：2014年11月12日目录 1第1章概论 21.1设计任务和工程概况 21.2原始资料 2第2章污水处理与污泥处理工艺设计方案 32.1 污水处理工艺流程 32.2污泥处理工艺流程 32.3设计的基本流程图 3第3章污水处理构筑物设计 43.1格栅设计 43.2污水提升泵房设计 63.3沉砂池设计 63.4初次沉淀池设计 83.5曝气池及曝气系统设计 103.6二次沉淀池设计 143.7消毒池设计 16第4章污泥处理构筑物设计 194.1污泥量的计算19

2、4.2污泥回流泵房设计 194.3污泥重力浓缩池设计 194.4污泥池设计 214.5污泥脱水机房设计 23第5章污水处理厂总体布置 245.1污水处理厂平面布置 245.2污水处理厂高程布置 245.3污水处理构筑物设计一览表 25总结 26参考文献 26附图第1章概况1.1设计任务和工程概况1.1.1设计题目某城市日处理量3万mi污水处理工程设计1.1.2课程设计内容（含技术指标）1. 污水水量、水质（1）设计规模设计日平均污水流量 Q=30000m3/d（2）进水水质CODcr =400mg/L, BOD5 =180mg/L, SS =100mg/L, NH3-N = 15mg/L, p

3、H=7.08.52. 污水处理要求污水经二级处理后应符合城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002） 级B标准出水：CODcr =493L/s （设计1组平流式沉砂池）3.2.3池体的设计计算（1）平流沉砂池长度：L=vt 式中：l沉砂池长度（m ;v设计流量时的流速（m/s）, 般采用0.150.30m/s;t设计停留时间，一般采用 3060s本次设计的设计流速：v=0.25m/s，水力停留时间：t=50sL=vt=0.25 X 30=7.5m（2）水流断面面积：=1.37m2A耳倍(3)V 0.25沉砂池总宽度：B=2b=2.4m如图3-2所示设计n=2格，每格宽取b=1.2m

4、0.6m，每组池总宽（4）有效水深：h2=A/B=1.972/2.4=0.82m（小于 1.2m）（5） 贮泥区所需容积：设计T=2d,即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积V _ 86400CmaxTX=Kz 103= 1.2m386400 0.343 0.03 103 21481 2V0.3m32x2(每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗)(6) 沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽ai=0.50m,斗壁与水平面的倾角为60，斗高hd=0.5m,则沉砂斗上口 宽：2hd2 0.8a - a0.4 =1.32mta n60tan 60沉砂斗容积：V =(a2 +aq 十詁)=空(1.

5、322 +1.32汉0.4 +0.42) =0.65m3 0.3m333符合要求(7) 沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.02，坡向沉砂斗。沉砂室由沉砂斗与沉砂室坡向陈啥都的过渡部分两部分组成，沉砂池的长度为L2为沉砂室的长度，则, L-2a-0.212.5-2 1.32-0.2L24.83m2 2则沉泥区高度为X =00.02 E =0.8 0.02 4.83= 0.90m池总高度H :设超高h1=0.3m，H=h+h2+ha=0.3+0.82+0.66=1.78m(10) 校核最小流量时的流速：vmin0.75 0.3430.24m/s _ 0.15m/s，符合要求.n1Amin

6、2 0.4 (0.46 0.90)如图3-2所示3.3初沉池设计计算本次设计中采用平流式沉淀池(1) 沉淀池表面积A的计算式中A 沉淀池表面积(m2);Q 设计流量(m/h);q 表面负荷m3/(m2 h)，一般采用 1.5 3.0m3/(m2 h)Q 取最大设计流量，即 Q=2OOO0n3 / d =0.343 m3/s ；取 q = 2.0m3 /(m2 h)A=Q0.343 36002= 617.4m2617.424.325.4m(6) 每个池子宽度 则 n=355=7 ,b取5m,池子个数n池子数取7(7) 校核长宽比L/B=25/5=54(符合长宽比要求)(8) 校核长深比L/B=2

7、5/3=8.3(符合长深比812要求)(9) 污泥部分所需容积V由任务书知进水悬浮物浓度 C为0.18kg/m3，本设计采用按去除水中悬浮物计算 V污泥部分所需的容积:Q(C。-G)TY1 - )343 3600 8“09)4=14.82m31000 (1 -97%)(10) 每个池子所需容积:V/V 14.82二 2.96m3(11) 污泥斗容积:污泥斗容积 V=1/3(6.25+0.16+1) X 1.82=4.27m32.96m3(12) 池子总高H,H=h 1+h2+hb+h4式中h 沉淀池总高度(m ;h1沉淀池超高，一般采用0.30.5m.此处取值0.3m；h3缓冲层的高度，一般采

8、用0.3m,此处取值0.5m；h污泥部分高度，一般采用污泥斗高度与池底坡度i=1%的高度之和，h4=4.17m;H=0.3+3+0.5+4.17=7.97m(13) 进出水方式，由于设计流量较小，仅设置单独一组平流式初沉池，故本设计没有 采用配水井的方式，(14) 排泥采用重力排泥，排泥管径DN300mm排泥时间4min,排泥管流速0.82m/s，排泥管 伸入污泥斗底部，排泥管上端高出水面 0.3m，便于清通和排气。(15) 刮泥装置沉淀池采用行车式刮泥机，刮泥机设于池顶，刮板伸入池底，刮泥机行车时将污 泥推入污泥斗内。3.4曝气池池设计计算1.污水处理程度的计算原污染水中的BOD5值So为1

9、80mg/L,经初沉淀池处理后，BOD5按降低25%考虑,则进入曝气池的污水的BOD5值Sa为Sa=180X( 1-25%) mg/L=135mg/L处理水中BOD5值达到GB18918-2002城镇污水厂污染物排放标准一级 B排放标准，即BODs值为20mg/L计算水中非溶解性BOD5值，即BOD5=7.1b XaCe =7.1 0.05 0.4 20mg/ L = 2.84mg/ L处理水中溶解性bod5值为(20-2.84 ) mg/L=17.16mg/L，取值 17.2mg/L。去除率n 250 一忆2 9312502.曝气池的计算和各部位尺寸的确定曝气池容积按B0D7亏泥负荷法计算、

10、(1) BOD-污泥负荷确定拟采用 BOD：亏泥负荷为0.3kg(BOD5)/(kg(MLSS) d先校核BOD-亏泥负荷。口 hK2SJ 0 022x172075r】即Ns经0.30kg( BOD) / kg( MLS d 1n0.931计算结果确证，Ns值取0.3是适宜的(1) 确定混合液污泥浓度XRxr x1060.5江1.2106Xmg/ L 二 33333 3300mg/L3500mg/L(1 R) SVI (1 0.5) 120其中 r=1.2 ; R=50% SVI=120(2) 确定曝气池容积20000 187.5 = 3787.88m3 取3800m30.3 3300(3)

11、确定曝气池各部位尺寸 设两组曝气池，每组容积为 2000 池深取4m则每组曝气池的面积F为F=2000/4=500池宽B取4.5m, B:H =5:4 =1.25介于1-2，符合规定。 池长 L:L=F/B=500/4.5=111.1设五廊道曝气池，廊道长L1为I 95L,二二92 =19m (取值 20m) 55L: B 95:5 =19 10，符合规定 取超高0.5m，则池总高度为H =4 +0.5 =4.5m3. 曝气系统的计算与设计本设计采用鼓风曝气系统(1)平均时需氧量的计算Q2二aQSr bVXv 查表得a： =0.5;b、0.15 代入各值得d = 3100kg/d = 129.

12、2kg/ h。2打0-20000“0.1875 -0.02)+0.15 过 3800 过鬻取值 135kg/d(2) 最大时需氧量的计算187 5 202500Q2(max)=0.5 20000 1.48 ()0.15 38003904kg/d = 163kg/h10001000(3) 每日去除的BOD5值1000BO,20000 (更.520),350kg/d(4) 去除每千克(BODs)的需氧量BOD5=3225/3450=0.94(5) 最大时需氧量与平时需氧量之比孑二龄依=165/135=1.24. 供氧量的计算此次设计中采用 W-180型网状膜空气扩散装置，氧转移效率 Ea =13%

13、。敷设在距池底0.20m处，淹没水深为4m计算温度定为30C。 相关设计参数：:=0.82; ： =0.95;亠 1.0;C =2.0mg/L。屮。)=9.17mg/L;Cs(30)=7.63mg/L(1)空气扩散器出口处绝对压力 RPb -1.013 105 9.8 103H -1.013 105 9.8 103 4.0=1.405 105Pa(2)空气离开曝气池水面时，氧的体积分数21 汉(1 Ea)21 汉(10.13)Ota 100%100%7921 (1 一 Ea)7921 (1 0.13)= 18.78%(3)曝气池混合液中平均氧饱和度，按30 C考虑，则(急乔= 8.70mg/

14、L52)=7.63 (他y .呼422.026 10542(4)换算成20 C条件下脱氧清水的充氧量RCS(20)RaB %)-C 1.024Z=187.61kg/h130 9.170.82 (0.95 8.54 1.0 - 2) 1.024(30 切式中：R为平均时需氧量相应的最大时需氧量:R0(max)Rmax) Cs(20)163 9.1711(5)a B Csb（T）- C 1.024（如=235.23kg/h曝气池平均时供气量计算0.82 (0.95 8.54 1.0 - 2) 1.024(300)r187 61Gs 100100 =4811m3/h0.3EA0.3 1311(6)曝

15、气池最大时供气量计算Q(max)二100 = l3 100 = 6032m / h()0.3Ea0.3 1311(7)11(8)去除每千克BOD的供气量：4811324 =34.47m3（空气）/ kqBOQ） 3350每立方米污水的供气量：4811 24 =5.77*（空气）/m3（污水） 20000（9）除采用鼓风曝气外，还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按回流污泥的 考虑，污泥回流比R=50%则提升污泥回流所需空气量为8 0.5 20000 33 /km / h 二 4000m / h11空气总用量24总需气量(6032 4000)nf / h = 10032m3 / h5. 空气管

16、系统计算 在相邻两个廊道的隔墙上设一根干管， 共5根干管。在每根干管上设4对配气竖管,共8条配气竖管。全曝气池共设 40条配气竖管。每根竖管的供气量为1116032 = 150.8m3 /h40曝气池平面面积为311 20 5 5 2 = 1000m每个空气扩散器的服务面积按 0.50m2计算，则所需空气扩散器的总数为111 1000 =2000 个0.5采用2000个，则每个竖管上安设的空气扩散器的数目为11 遊 =50个40每个空气扩散器的配气量为11 唾 =3.02m3/h20003-3,图3-4所示)将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算（图图3-3空气管路计算图（1）

17、（单位：m图3-4空气管路计算图（2）（单位：m选择一条从鼓风机房开始的最远路线作为计算管路，在空气流量变化处设计计算几点,统一编号后列表进行空气管道计算，结果列于表3-2所示:空气管路计算表管段空气流量管段长空气编号度L/m(m3/(m3/mi流速h)n)16 150.453.020.05-15 140.456.040.10-14 130.459.060.15-13 120.4512.10.20-12 110.4515.10.25-11 10130.20.504.3109160.41.013.3986.11512.525.38753025.0310.776560410.079.5管径配件32

18、弯头一个32三通一个32三通一个32三通一个32三通一个50三通一个，异形管一个80四通一个，异形管一个100阀门一个，弯头3个，三通一个100四通一个，异形管一个150四通一个，异形管一个表3-2管段压力损失管段当（h1+h2）计算量长9.8（pa/长度（pa）度m）0.621.070.180.191.181.630.320.521.181.630.651.061.181.630.91.471.181.631.252.042.183.180.51.593.834.830.73.3811.317.42.543.506.4111.410.910.2710.2515.250.456.8665590

19、615.108.0547120820.1310.74310320853.477.13210441673.609.8100321302167.2014.2200四通一个，异形管一个200四通一个，弯头2个，异形管1个400三通一个，异形管一个400三通一个，异形管一个500四通一个，异型管一个14.4819.480.815.5820.9227.921.2534.9033.2743.270.2812.1233.2743.270.730.2942.1272.120.428.85合计：192.62由表3-2中计算结果，得空气管道系统的总压力损失为111(h +4) =192.62x9.8Pa=1887

20、.68pa=1.888kpa网状膜空气扩散器的压力损失为 5.88kpa ,则总压力损失为：(5.88+1.63)kpa=7.51kpa,为安全起见，设计取值为 9.8kpa6. 鼓风机的设计选型空气扩散装置安装在距曝气池池底 0.2m处，曝气池有效水深为4m空气管路内的水 头损失按照1.0m计算，因此鼓风机所需的压力为P=(4-0.2+1.5) x 9.8kpa=51.94kpa 鼓风机供气量：333最大时(6500+6000) m/h=12500m/h=208.33m/min平均时(5333+6000) m/h=11333m/h=188.88m3/min根据所需压力以及空气量，决定采用LG

21、60型鼓风机5台。该鼓风机风压为68.6kpa，风 量为 60nVmin。高负荷时，4台工作，一台备用。3.5二沉池的设计计算二次沉淀池的作用是泥水分离，使生物处理构筑物出水澄清。一般平流式，辐流式， 竖流式沉淀池等都可以作为二次沉淀池使用。此次设计采用两个( N=2)中心进水，周边 出水的辐流式沉淀池作为二次沉淀池， 其特点为沉淀池个数较少，比较经济，便于管理， 机械排泥已定型，排泥较方便。3.5.1设计参数设计进水量：Q=15000n/d(设置两组沉淀池)表面负荷：qb范围为 1.0 1.5 m3/ m2.h，取 q=1.0m3/ m2.h固体负荷：qs =140 kg/ m 2.d水力停

22、留时间(沉淀时间)：T=2.5 h堰负荷：取值范围为1.5 2.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)3.5.2设计计算(1)沉淀池面积：按表面负荷算:111qb148001.2 242=513.9m(2)沉淀池直径：1114 513.93.14二 25.59 m,取 26m有效水深为 h 2=qbT=1.2 2.5=3m4m111 26 =8.67 (介于 612) h23（3）贮泥量容积：为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用Tw=2h, 二沉池污泥区所需存泥容积：V21；（1R）QXw = （XXr）N式中，v污泥部分所需的容积（m）；q 0污水平均流量（m）；T w贮留时间（h）

23、，取2h;R 污泥回流比，一般为30%-80%根据设计要求，采用最大值 80%X 曝气池污泥浓度（mg/L） ； X=3300mg/LX r 二沉池污泥浓度（mg/L）,X=R心+R）Xr ,Xr=7425mg/L；111Vw 二2 2(1 80%) m m(33007425) 23二 923m3则污泥区高度为11h5 =Vw9231.8 mA 513.9（4）二沉池总高度：污泥斗的高度为h4,设池底度为i=0.05，则池底坡度降为11h4口二22 0.05 =0.6m2 2则池中心总深度为11 H=h1+h2+ha+h4+h5=0.3+3+0.3+0.6+1.8=6mh1超高（m）取 h1=

24、0.3m；h2有效水深（m）h3缓冲层高（m）取ha=0.3mh4污泥斗高度（m）h5污泥区高度（m）中心进水管的设计Q1=Q+RQ式中q-进水管设计流量（m/s）；Q-单池设计流量（m3/s），Q=0.1715（ mVs）；R-污泥回流比（取最大值80% ；Q0-单池平均流量（m/s），Q=0.1155（ mVs）。Q1=0.1715+80%X 0.1155=0.264 （m/s）进水管的管径取D=900mm流速为：11 v = - 02642二0.415m/ s满足中心管进水流速为0.20.5m/s的要求。A 3.14P9（6）进水配水竖井的计算进水竖井直径采用D=1m进水竖井采用多窗口配

25、水，配水窗水流速取0.50.8m/s配水窗口的尺寸为0.3mX 0.5m,共设3个沿竖井均匀分布。流速110.2640.3 0.5 3=0.60m/s，满足要求。1 3.14-0.3 33二 0.74 m一R一r1i=0.05、1 a-h3-h4-h1h2孔距L 11|=土 03卫 3（7）出水堰出水采用三角堰的出水方式（8）排泥（9）沉淀池采用周边传动刮吸泥机，周边传动刮吸泥机的线速度为1-2m/min，刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，沿进水竖井中的排泥管 将污泥排出池外。排泥管的管径取500mm回流污泥量为0.231 -2X 80%=92.4L/s （10）辐

26、流式二沉池计算草图如下:图5 辐流式沉淀池计算草图出水图6辐流式沉淀池3.6平流式接触消毒池与加氯间本设计采用单个3廊道平流式接触反应池，设计计算如下: 1消毒接触池的容积V =Qt式中：Q-设计流量（mVs）t-消毒接触时间（h）, 般采用30min；V=0.493/2 X 30 X 60=443.7 m32. 消毒接触池的表面积11 F 丄=617.4 = 308.7m2 h22式中：f-消毒接触池的表面积（m）h 2-消毒池有效水深（m）,本设计取h2=2m3. 消毒接触池的池长11L/= 61.74m式中：L/-消毒接触池廊道总长（m）B-消毒接触池单个廊道宽度（m）,本设计取B=5m

27、消毒接触池采用3廊道，消毒接触池的廊道长L = L 617.4 = 20.58m ,取值为 21m3311H F =0.3 2.0=2.3m校核长宽比：L = 61.74 -12.35 10 满足要求B54.池高式中：h i-超咼（m）,般米用0.3mh 2有效水深（m）5.进水部分及混合消毒接触池的进水管径采用 D=800mm进水流速v=0.7m/s，氯的投加采用管道混合的方式，加氯管线直接接入消毒接触池进水管，为了增强混合效果，加氯点后接D=150mm的静态混合器。解除消毒池设计为纵向板流反应池。在第一格每隔3.8m设纵向垂直折流板，在第二格每隔6.33m设垂直折流板，第三格不设接触消毒池

28、计算草图如下:进水出水图3-7接触消毒池计算草图6.出水H =(Q n m b.、2 g)2/30.343珂1 0.422 9.8)2 3= 0.11m式中：H-堰上水头（m）;n-接触消毒池的个数；m-流量系数，一般米用0.42b- 堰宽（m），数值等于池宽，b=B=5m1111 第4章 污泥处理构筑物设计4.1剩余污泥量的计算（1）曝气池内每日增加的活性污泥量X =Y（S-Se）Q-KdVXv式中： X-每日增加的活性污泥量（kg/d）S 0-曝气池进水BOD浓度（mg/L）S e-曝气池出水BOD浓度（mg/L）Y-污泥产泥系数，一般采用0.50.7,Q-平均流量（m/d）K d-污泥自

29、身氧化率，一般采用0.040.1V-曝气池的容积（朋）X v-挥发性污泥浓度MLVS（mg/l） 根据前面章节的设计计算：33Sa=187.5mg/L,Se=20mg/L,Y=0.6,Q=20000m,V=3800m,Xv=2500mg/L,KD=0.1 X=0.6X (187.5-20) X 20000/1000-0.1 X 3800X 2500/1000=1060kg/d(2) 回流污泥浓度10612031.2 =10kg/m(3) 每日排出的剩余污泥量XQw -fXr10600.75 103= 141.3m /d4.2污泥回流泵房设计二次沉淀池的活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥

30、管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回流污泥泵房。1. 污泥泵的扬程和流量设曝气池水面高度为52.98m，回流污泥泵房泥面标高为 49.60m,则污泥回流泵所 需提升高度为52.98 一49.60 = 3.38m，取4m设污泥回流比为50%则回流污泥量为Qr = RQ = 50%x0.5L/s = 0.25L/s此次设计两组曝气池设两台污泥回流泵。2. 泵的选型根据污泥量和提升高度选取LXB-700螺旋泵两台，一用一备。4.3污泥重力浓缩池设计重力浓缩主要是利用污泥的自然沉降分离，不需要外加能量，是一种节能的浓缩方 法。此次设计采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，用带有栅条的刮泥机

31、 刮泥，采用静压排泥。1. 相关计算参数二次沉淀池排放的剩余污泥量 Qw = 141.3m3/d = 5.8875m3/h初始含水率P=99.5%浓缩后P=97.5%322剩余污泥浓度C=10kg/m，固体通量G=1.252.5kg/(m h)，取2 kg/(m h) 浓缩池浓缩时间T=1016h2. 设计计算QwC 5.88752F10 二 29.44mG 2一用一备。(1) 浓缩池面积采用两个污泥浓缩池，(2) 浓缩池的直径D= ；4.F =、4 29.44 =6.12m，取 6.2m(3) 浓缩池的容积V =QwT =141.3 16 = 94.2m324(4) 浓缩池有效水深h2= J

32、=4.2mF 22.44(5) 浓缩后剩余污泥量100-P100 -99.533Qw 二Qw()=141.3 () = 28.26m3/d =1.18m3/h100-P0100 -97.53V =4 1.18=4.72m(6) 污泥斗容积设污泥斗上部分半径* =1.2m，下部分半径r 0.5m，倾角:=60，则污泥斗高 度为d (Qtan：二 tan60 = 1.21m污泥斗容积1 2 2 1 2 2V1h5(r1r1r2 r2 )1.21 (1.21.2 0.5 0.5 )33= 2.90m33. 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积池底坡度不宜小于0.05，按0.08算，则圆锥体的高度为hR-rJ

33、 0.08 = (3.1 -1.2) 0.0 0.152m圆锥体部分污泥容积1221223V2h4(RRr1 r1 )0.152 (3.13.1 1.2 1.2 ) =2.35m334. 污泥总容积V1 V2 =2.90 2.35 = 5.25m3 4.72m35. 沉淀池总高度沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高度ha=0.3m,则H =h d h3 h4 h =0.3 4.2 0.3 0.152 1.21 = 6.16m6. 浓缩池排水量Qw -Qw =5.8875-1.18 = 4.7075 4.71m3/h7. 计算草图如下图4.1所示上清液进泥图4.1浓缩池计算草图4.4污泥池设计浓缩后的剩余污泥和初次沉淀池污泥一起进入污泥池，然后进入污泥脱水车间。此 次设计采用一座污泥池，其构造按竖流式沉淀池计算。1相关计算参数污泥池的贮泥时间t=12h污泥池超高0 =0.3m，污泥池有效水深h 3.0m污泥池个数n=12设计计算(1)每日产生的污泥量初次沉淀池的污泥量Q/14.82m3/d，